BAB II STUDI PUSTAKA

Transkripsi

1 II - 1 BAB II STUDI PUSTAKA.1. Tinjauan umum Konstruksi suatu struktur bangunan terdiri dari komponen utama yaitu bangunan atas dan bangunan bawah. Bangunan atas terdiri dari Balok, Kolom, Plat Lantai dan Atap. Sedangkan bangunan bawah berupa Pilecap, Sloof, dan Pondasi. Dalam pembahasan analisis efisiensi antara drop panel dengan balok pada struktur bangunan Italian dimana pada hal ini aspek-aspek yang mempengaruhi dalam Analisis permasalahan tersebut antara lain : Aspek Beban Spesifikasi Bahan Jarak Antar Kolom dan Luas Bangunan Dimensi Plat Dimensi Balok Dimensi Drop Panel Konsep analisa perbandingan antara drop panel dengan balok pada bangunan Italian tersebut adalah berdasarkan perhitungan yang mengacu pada beberapa studi, diantaranya : 1. Literatur Peraturan Beton Bertulang Indonesia 1971 N.I Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983 Perancangan Struktur Pelat Beton (Ir. Sudarmoko, M.Sc. dan Ir. Agus Triyono) Buku Struktur ( Daniel L. Schodek ) Struktur Beton Bertulang standar baru SNI-T (Wahyudi Syahril a.rahim)

2 II - Dasar-dasar Perencanaan Beton Bertulang (Ir. W.C. Vis dan Ir. Gideon H. Kusuma M.eng) Struktural Design Guide to the ACI Building Code Tata Cara Penghitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung SK SNI T Programing Struktur Analisis Program ( SAP) 000 Untuk menghitung gaya-gaya dalam pada perhitungan balok Untuk menghitung tingkat keamanan balok pada struktur SAFE Version 8 Untuk menghitung gaya-gaya dalam pada perhitungan drop panel Untuk menghitung tingkat keamanan drop panel pada struktur. Aspek Beban Aspek Beban berupa perhitungan pembebanan yang terjadi pada struktur Bangunan...1. Beban Gravitasi Beban gravitasi yaitu beban yang terjadi akibat gravitasi, beban tembok diambil 50 kg/m ( dinding ½ bata ) untuk struktur yang berhubungan dengan luar serta 140 Kg/m untuk didnding pembatas antar ruangan.... Beban Hidup Beban hidup di dasarkan pada pedoman Perencanaan Pembebanan untuk rumah dan gedung, SNI Spesifikasi Bahan Bahan yang di pergunakan pada perhitungan struktur mayoritas adalah struktur beton bertulang yang mempunyai spesifikasi yang berbeda-beda untuk setiap bagian struktur, diantaranya menggunakan : Mutu beton : f c = 30 Mpa ( Balok dan Lantai ) f c = 35 Mpa ( Kolom dan Drop Panel ) Mutu baja tulangan : D < 10 BJTP 4 fy = 40 Mpa D > 10 BJTD 40 fy = 400 Mpa

3 II Perencanaan Struktur.4.1 Perencanaan Pelat Pelat adalah struktur planar kaku yang terbuat dari material monolit dengan tinggi yang kecil dibandingkan dengan dimensi-dimensi lainnya. Untuk merencanakan pelat beton bertulang perlu mempertimbangkan faktor pembebanan dan ukuran serta syarat-syarat dari peraturan yang ada. Pada perencanaan ini digunakan tumpuan jepit penuh untuk mencegah pelat berotasi dan relatif sangat kaku terhadap momen puntir dan juga di dalam pelaksanaan, pelat akan di cor bersamaan dengan balok. Pelat merupakan panel-panel beton bertulang yang mungkin bertulangan dua atau satu arah saja tergantung sistem strukturnya. Apabila pada struktur pelat perbandingan bentang panjang terhadap lebar kurang dari 3, maka akan mengalami lendutan pada kedua arah sumbu. Beban pelat dipikul pada kedua arah oleh balok pendukung sekeliling panel pelat, dengan demikian pelat akan melentur pada kedua arah. Dengan sendirinya pula penulangan untuk pelat tersebut harus menyesuaikan. Apabila panjang pelat sama dengan lebarnya, perilaku keempat balok keliling dalam menopang pelat akan sama. Sedangkan bila panjang tidak sama dengan lebar, balok yang lebih panjang akan memikul beban lebih besar dari balok yang pendek (penulangan satu arah). Dimensi bidang pelat dapat dilihat pada gambar dibawah ini: Gambar.1 Dimensi bidang pelat

4 II - 4 Langkah-langkah perencanaan penulangan pelat adalah sebagai berikut : 1. Menentukan syarat-syarat batas, tumpuan dan panjang bentang.. Menentukan tebal pelat. Berdasarkan SKSNI T maka tebal pelat ditentukan berdasarkan ketentuan sebagai berikut : h min = f y ln(0.8 + ) β (.1) h mak = ln( f y 36 ) 1500 (.) hmin pada pelat lantai ditetapkan sebesar 1 cm, sedang hmin pada pelat atap ditetapkan sebesar 9 cm. 3. Menghitung beban yang bekerja pada pelat, berupa beban mati dan beban hidup terfaktor. 4. Menghitung momen-momen yang menentukan. Berdasarkan Buku Dasar dasar Perencanaan Beton Bertulang Oleh Ir. W.C. Vis dan Ir Gideon H. Kusuma M.eng, pada pelat yang menahan dua arah dengan terjepit pada keempat sisinya bekerja empat macam momen yaitu : a. Momen lapangan arah x (Mlx) = koef x Wu x lx (.3) b. Momen lapangan arah y (Mly) = koef x Wu x lx (.4) c. Momen tumpuan arah x (Mtx) = koef x Wu x lx (.5) d. Momen tumpuan arah y (Mty) = koef x Wu x lx (.6) 5. Mencari tulangan pelat Berdasarkan Buku Dasar dasar Perencanaan Beton Bertulang Oleh Ir. W.C. Vis dan Ir Gideon H. Kusuma M.eng, langkah-langkah perhitungan tulangan pada pelat adalah sebagai berikut : a. Menetapkan tebal penutup beton menurut Buku Grafik dan Tabel Perhitungan Beton Bertulang.

5 II - 5 b. Menetapkan diameter tulangan utama yang direncanakan dalam arah x dan arah y. c. Mencari tinggi efektif dalam arah x dan arah y. d. Membagi Mu dengan b x d Mu b d (.7) dimana b = lebar pelat per meter panjang d = tinggi efektif e. Mencari rasio penulangan (ρ) dengan persamaan : Mu fy = ρ φ fy 1 0,588 ρ b d f ' c (.8) f. Memeriksa syarat rasio penulangan (ρ min < ρ < ρ mak ) ρ = 1,4 min fy (.9) 450 0,85 f ' c ρ mak = β fy fy (.10) g. Mencari luas tulangan yang dibutuhkan 6 ( = b d 10 ) As ρ (.11) Perhitungan Momen Pelat di analisa dengan menggunakan program SAP 000 dan mengacu pada buku Dasar dasar Perencanaan Beton Bertulang ( Ir. W.C. Vis dan Ir. Gideon H. Kusuma M.eng)

6 II Perencanaan Struktur Balok Pendimensian Balok didesign berdasarkan Syarat jarak atau bentang antar kolom atau tumpuan yaitu : h = b = 1 l 10 h 3 sampai 1 l 15 (Vis dan Kusuma,1997) (.1) (Vis dan Kusuma,1997) (.13) Keterangan : l = jarak antar Kolom atau tumpuan h = Tinggi balok minimum b = Lebar balok minimum Perhitungan Momen Balok di analisa dengan menggunakan program SAP 000 dan mengacu pada buku Dasar dasar Perencanaan Beton Bertulang ( Ir. W.C. Vis dan Ir. Gideon H. Kusuma M.eng) Balok adalah komponen struktur yang menerima beban dari pelat, yang di salurkan ke kolom. Pada perencanaan ini terdiri dari balok anak dan balok induk.

7 II - 7 Perencanaan Lentur Murni Beton Bertulang h d b As penampang beton c ε s regangan ε c =0,003 0,85f c fs = fy tegangan a=β.c z = d-a/ Ts = Asxfy gaya Cc = 0.85xf'cxaxb Gambar. Tegangan, regangan dan gaya yang terjadi pada perencanaan lentur murni beton bertulang Dari gambar didapat: Cc = 0,85.fc.a.b (Vis dan Kusuma,1997) (.14) Ts = As.fy (Vis dan Kusuma,1997) (.15) Sehingga: 0,85.fc.a.b = As.fy (.16) dimana a = β.c (Vis dan Kusuma,1997) (.17) As = ρ.b.d (Vis dan Kusuma,1997) (.18) dan menurut Ir. Udiyanto (000) untuk: fc 30 Mpa, β = 0,85 fc > 30 Mpa, β = 0,85 0,008 (fc 30) (.19) Pada ini digunakan fc = 5 Mpa, sehingga didapat: 0,85.fc. β.c.b = As.fy 0,85.fc. 0,85c.b = ρ.b.d.fy 0,75.b.c.fc = ρ.b.d.fy ρ. b. d. fy c = 0,75. b. c. fc' fy c = 1,384ρ.. d fc' (.0) Besarnya momen yang mampu dipikul oleh penampang adalah: Mu = Cc (d - 0,5a) atau Ts (d 0,5a) = As.fy (d 0,5.0,85c) = As.fy (d 0.45c) Berdasarkan Rancangan Standar Nasional Indonesia (RSNI) Tata Cara Perencanaan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung 00 pasal 11.3, dalam

8 II - 8 suatu perencanaan diambil faktor reduksi kekuatan φdimana besarnya φ untuk lentur tanpa beban aksial adalah sebesar 0,8; sehingga didapat: Mu = φ.as.fy (d 0,45c) = 0,8.ρ.b.d.fy (d 0,45c) (.1) Subtitusi harga c, fy Mu = 0,8.ρ.b.d.fy (d 0,45. 1,384ρ.. d ) fc' Bentuk di atas dapat pula dituliskan sebagai berikut: Mu b. d fy = 0,8. ρ. fy 1 0,588. ρ (.) fc' dimana: Mu = momen yang dapat ditahan penampang (Nmm) b = lebar penampang beton (mm) d = tinggi efektif beton (mm) ρ = rasio luas tulangan terhadap luas efektif penampang beton fy = mutu tulangan (Mpa) fc = mutu beton (Mpa) Dari rumus di atas, apabila momen yang bekerja dan luas penampang beton telah diketahui, maka besarnya rasio tulangan ρ dapat diketahui untuk mencari besarnya kebutuhan luas tulangan Persentase Tulangan Minimum, Balance dan Maksimum a. Rasio tulangan minimum (ρ min ) fy Rasio tulangan minimum ditetapkan sebesar ( Vis dan Kusuma, 1993) 1.4 b. Rasio tulangan balance (ρ b ) Dari gambar regangan penampang balok (Gambar.4) didapat: Pada kondisi balanced ε cu = 0, 003 ε c εy fs = fy E s = 00000Mpa

9 II - 9 ε cu xd cb = ε + ε cu y 0,003xd = 0,003 + fy E s (.3) Berdasarkan Rancangan Standar Nasional Indonesia (RSNI) Tata Cara Perencanaan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung 00 pasal 10.5() ditetapkan Es sebesar x10 5 Mpa, sehingga didapat cb 600 = (.4) d fy Keadaan balance: Cc = Ts 0,85.fc. β.cb.b = ρ b.b.d.fy 0,85. fc'. β. c. b ρ b = b. d. fy 600 0,85. fc' ρb = β (.5) fy fy Syarat memeriksa Kondisi penampang : ρ < ρ = Under Reinf orced b ρ = ρb = Balanced ρ > ρ = Over Reinf orced b Kondisi UnderReinforced yaitu Kondisi tulangan tarik mencapai tegangan fy lebih awal ( penulangan cukup ) Kondisi Balanced yaitu regangan batas beto εc = 0,003 tercapai bersamaan dengan tegangan batas tulangan εs = εy = fy/es. Kondisi Over Reinforced yaitu Regangan beton sebesar εc = 0,003 tercapai lebih dahulu dari pada regangan tulangan yang masih sebesar εs < εy. ( penulangan terlalu banyak ). c. Rasio tulangan minimum (ρ max ) Berdasarkan SKSNI T pasal besarnya ρ max ditetapkan sebesar 0,75ρ b.

10 II Perhitungan Tulangan Ganda Apabila ρ > ρ max maka terdapat dua alternatif (Vis dan Kusuma, 1997): a. Sesuaikanlah ukuran penampang balok b. Bila tidak memungkinkan, maka dipasang tulangan rangkap Dalam menghitung tulangan rangkap, total momen lentur yang dilawan akan dipisahkan dalam dua bagian: Mu 1 + Mu Dengan: Mu 1 = momen lentur yang dapat dilawan oleh ρ max dan berkaitan dengan lengan momen dalam z. Jumlah tulangan tarik yang sesuai adalah As 1 = ρ max.b.d Mu = momen sisa yang pada dasarnya harus ditahan baik oleh tulangan tarik maupun tekan yang sama banyaknya. Lengan momen dalam yang berhubungan dengan ini sama dengan (d d ). As' Jumlah tulangan tarik tambahan As sama dengan jumlah tulangan tekan As, yaitu: As Mu Mu1 = As' = φ. fy.( d d' ).4..3 Perhitungan Geser dan Torsi As (.6) Berdasarkan Rancangan Standar Nasional Indonesia Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung Tahun 00 pasal 13.3 ditentukan besarnya kekuatan gaya nominal sumbangan beton adalah: 1 Vc = fc' bw. d 6 (.7) atau besarnya tegangan yang dipikul beton adalah: Vc 1 vc = = f ' c bd 6 (.8) Untuk penampang yang menerima beban aksial, besarnya tegangan yang mampu dipikul beton dapat dituliskan sebagai berikut:

11 II - 11 P f ' c = + u v c 1 14A 6 (.9) g Sedangkan besarnya tegangan geser yang harus dilawan sengkang adalah: φv s = v φv (.30) u c Besarnya tegangan geser yang harus dipikul sengkang dibatasi sebesar: φv s max = f ' c 3 (.31) Untuk besarnya gaya lintang yang bekerja pada penampang yang ditinjau harus direncanakan : V φ (.3) u V n dimana: V u = gaya lintang pada penampang yang ditinjau. V n = kekuatan geser nominal yang dihitung secara V n = V c + V s V c = kekuatan geser nominal sumbangan beton V s = kekuatan geser nominal sumbangan tulangan geser v u = tegangan geser yang terjadi pada penampang v c = tegangan geser nominal sumbangan beton = tegangan geser nominal sumbangan tulangan geser v s φ = faktor reduksi kekuatan = 0,6 b d f c v u v c = lebar balok (mm) = tinggi efektif balok (mm) = kuat mutu beton (Mpa) Berdasarkan persamaan.30, tulangan geser dibutuhkan apabila > φ. Besarnya tulangan geser yang dibutuhkan ditentukan dengan rumus berikut: A ( v φ v ) b. s u c v = (Vis dan Kusuma, 1997) (.33) φf y dimana: A v = luas tulangan geser yang berpenampang ganda dalam mm

12 II - 1 s = jarak sengkang dalam mm Rumus di atas juga dapat ditulis sebagai berikut: ( vu φvc ) b Av = (Vis dan Kusuma, 1997) (.34) φf y dimana A v adalah luas tulangan geser yang berpenampang ganda untuk tiap meter panjang yang dinyatakan dalam mm. 1 Namun apabila vu > φvc harus ditentukan besarnya tulangan geser minimum sebesar (RSNI Tata Cara Perhittungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung Tahun 00): A b s w v = (.35) 3 f y dimana: A v = luas tulangan geser yang berpenampang ganda dalam mm s = jarak sengkang dalam mm Rumus ini juga dapat ditulis sebagai berikut: A b 1000 w v = (Vis dan Kusuma, 1997) (.36) 3 f y dimana A v adalah luas tulangan geser yang berpenampang ganda untuk tiap meter panjang yang dinyatakan dalam mm. 1 Jarak sengkang dibatasi sebesar d/, namun apabila φ v s > fc' jarak 3 sengkang maksimum harus dikurangi setengahnya.

13 II - 13 Berikut disajikan flow chart perhitungan tulangan lentur dan geser balok: Perhitungan tulangan torsi dapat diabaikan apabila memenuhi syarat berikut: T u φ fc' A < 15 p cp cp (.37) Suatu penampang mampu menerima momen torsi apabila memenuhi syarat: V u Tu ph + < φ v c + φ fc' (.38) bw. d 1,7 Aoh 3 Besarnya tulangan sengkang untuk menahan puntir ditentukan dengan rumus sebagai berikut:

14 II - 14 A t = T s n Ao f yv cotθ (.39) T u dengan T n =. φ Sedangkan besarnya tulangan longitudinal yang harus dipasang untuk menahan puntir dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut: A f t yv A l = p cot h θ (.40) s f yt dimana: A cp = luas yang dibatasi oleh keliling luar penampang beton, mm A o = luas bruto yang dibatasi oleh lintasan aliran geser, mm A oh = luas yang dibatasi oleh garis pusat tulangan sengkang torsi terluar, mm A t = luas satu kaki sengkang tertutup yang menahan puntir dalam daerah sejarak s, mm A l = luas tulangan longitudinal yang memikul puntir, mm f yh f yt f yv p cp p h = kuat leleh yang disyaratkan untuk tulangan geser, MPa = kuat leleh tulangan torsi lungitudinal, MPa = kuat leleh tulangan sengkang torsi, MPa = keliling luar penampang beton, mm = keliling dari garis pusat tulangan sengkang torsi terluar, mm s = spasi tulangan geser atau puntir dalam arah paralel dengan tulangan longitudinal, mm

15 II Perencanaan Struktur Drop Panel Perhitungan struktur Drop Panel di analisa dengan menggunakan program SAFE 8 dan mengacu pada buku Structural Design Guide to the ACI Building Code ( RICE and HOFFMAN ) dan Perancangan Struktur Pelat Beton ( Ir. Sudarmoko, M.Sc. dan Ir. Agus Triyono ) Tebal Pelat Berdasarkan peraturan SK SNI-T pasal memberikan persyaratan tebal minimum yang dapat di gunakan dalam perencanaan system lantai dua arah dalam pengendalian lendutan sebagai berikut : 1. Tebal minimum pelat tanpa balok interior yang menghubungkan tumpuantumpuannya tergantung pada jarak antar kolom dan harus memenuhi ketentuan dari table.1. dan tidak boleh kurang dari : a. Pelat tanpa penebalan = 10 mm b. Pelat dengan penebalan ( Drop Panel ) = 100 mm Tegangan Tanpa penebalan Dengan penebalan Leleh Panel exterior Panel Panel exterior Panel Fy Balok pinggir interior Balok pinggir interior (Mpa) ya Tidak Ya Tidak 300 Ln/33 Ln/36 Ln/36 Ln/36 Ln/40 Ln/ Ln/30 Ln/33 Ln/33 Ln/33 Ln/36 Ln/36 Tabel.1. Tebal Minimum dari pelat tanpa Balok Interior (SK SNI-T ) Dimensi Drop Panel a. Tebal Drop Panel Diambil minimal ¼ t ( t = tebal plat ) b. Lebar (b) = Tinggi (h) Drop Panel diambil minimal 1/6 Ln dari sumbu kolom kearah luar. ( Ln = jarak antar kolom dari sumbu )

16 II - 16 Gambar.3 Persyaratan pertebalan pelat ( drop panel ) Analisa Perhitungan a. Memeriksa tebal pelat persyaratan nominal balok tepi dan pertebalan pelat dikepala kolom. 1. Berdasarkan persyaratan lendutan Check Tebal Plat tanpa balok Interior berdasarkan tabel.1 ln h min = < t OK 36 f y ln+ 0,8 + h 1500 = min < t (.41) 36 ln = panjang bentang bersih dalam arah memanjang dari konstruksi dua arah berhubungan dengan bentang pendek diukur dari muka kemuka tumpuan.. Berdasarkan Persyaratan geser Menghitung beban yang terjadi W = (1, x Wd) + (1,6 x Wl) (.4)

17 II - 17 Menghitung gaya geser yang terjadi Vu = W u xl 1 xl (.43) φvn = φ Vc = φ x f 'c 6 x bw x d (.44) Chek Jika φvn > Vu..ok! maka tebal pelat memenuhi syarat Dimana W = Beban yang terjadi Vu = gaya geser terfaktor pada penampang Vc = Kuat geser nominal yang disumbangkan oleh beton δs = fakor pengali pembesaran momen positif akibat efek pola pembebanan.momen : Wd = beban mati Wl = beban hidup l = panjang bentang dalam arah transversal terhadap l1 berhubungan dengan bentang pendek diukur dari pusat kepusat tumpuan ln = panjang bentang bersih dalam arah memanjang dari konstruksi dua arah diukur dari muka ke muka tumpuan b. Menghitung tulangan pelat berdasarkan momen-momen yang terjadi. Diameter tulangan direncanakan untuk arah x dan arah y Cari momen yang terjadi berdasarkan program Safe 8 Perhitungan Momen di analisa dengan menggunakan program Safe 8 dan mengacu pada buku PERANCANGAN STRUKTUR PELAT BETON ( Ir. Sudarmoko, M.Sc dan Ir. Agus Triyono) Membagi Mu dengan b x d Mu b d (.45) dimana b = lebar pelat per meter panjang d = tinggi efektif

18 II - 18 Mencari nilai ρ Mo fy = ρ φ fy 1 0,588 ρ (.46) b d f ' c 1,4 ρ min = (.47) fy 450 0,85 f ' c ρ mak = β (.48) fy fy Cari nilai ρ dengan syarat ρmin < ρ < ρmax Menghitung Luas tulangan 6 ( = b d 10 ) As ρ (.49) Dimana ρ = rasio luas tulangan terhadap luas efektif penampang beton Mo = Momen

19 II - 19 Berikut disajikan flow chart perancangan pelat cendawan ( drop panel ) Susun data perancangan Menentukan tebal pelat dengan persyaratan lendutan dan geser, drop panel,kepala kolom dan balok tepi Hitung Mo Hitung kekakuan Pelat Balok tepi menentukan ; kolom Tentukan α min Tentukan δs Distribusi momen arah longitudinal Distribusi momen arah transvesal Pilih momen yang paling menentukan Hitung tulangan A

20 II - 0 A Cek kapasitas momen nominal, dan persyaratan yang lain Hitung panjang penyaluran dan sambungan lewatan Menggambar penulangan pelat